El grupo de Investigación en proteínas fue constituido hace más de 30 años y desde entonces se ha dedicado a la detección, purificación y caracterización de proteínas que incluyen enzimas animales a nivel de proteasas en insectos, proteínas de reserva en semillas de plantas, lectinas de leguminosas y Lamiaceas, lectinas de algas marinas y también el estudio de receptores de NMDA. Actualmente es uno de los pocos laboratorios en America Latina dedicados al campo de las lectinas; proteínas pilares de la glicobiología, utilizadas como herramientas claves en el estudio de las interacciones celulares, receptores de superficie celular, tipificación de nuevos grupos sanguineos, marcadores tumorales y purificación de glicoproteínas entre otros. Con las lectinas de lamiaceas ha iniciado trabajos a nivel de su caracterización biólogica y se ha realizado estudios detallados de la detección del antígeno Tn (presente en el 90% de los cánceres epiteliales), en pacientes con cáncer de vejiga con el objetivo de darle aplicación a las lectinas que han sido caracterizadas bioquímicamente y desarrollar una nueva herramienta de diagnóstico y pronóstico, para uso clínico como una alternativa de bajo costo. Por otra parte se ha profundizado en el diseño racional de péptidos por medio de bioinformática para modular la actividad del receptor NMDA y reducir los impactos de patologías como la isquemia; más recientemente se está trabajando en los procesos de dolor. Más recientemente se han aislado péptidos con actividad toxica derivada del veneno de escorpiones; los cuales tienen una actividad diferencial citotóxica frente a líneas tumorales.
Los logros más importantes son:
¿ Establecimiento y desarrollo en Colombia de estudios sistemáticos en los campos de proteasas de insectos, inhibidores de estas y lectinas aisladas de Leguminosas o Lamiáceas.
¿ Producción de lectinas recombinantes para uso como insecticidas o en estudios de citotoxicidad frente a líneas tumorales
¿ Estudio de péptidos derivados del veneno de escorpión
¿ Establecimiento y desarrollo en Colombia en el diseño racional de péptidos para bloquear la actividad de receptores y desarrollo de fármacos.
¿ Reconocimiento nacional, evidenciado por su clasificación en la categoría A por Colciencias
¿ Visibilidad internacional como grupo de Investigación con productividad sostenida.
¿ Contribución a la consolidación de los programas de Doctorado Ciencias Química, Doctorado en Ciencias Bioquímica, Magister en Química y Magister en Bioinformática; en este último programa el grupo de Investigación fue uno de los gestores de la propuesta.
¿ Formación de estudiantes de Pregrado y Posgrado
¿ Asesorías a investigadores de otras Universidades
¿ Colaboraciones con otros grupos de Investigación a nivel nacional e internacional. |
Actualmente, uno de los campos de más rápido crecimiento en bioquímica y biología molecular es el estudio de la función de los glicanos y cómo pueden regular procesos biológicos que van desde la coagulación hasta procesos de infección viral y bacterial actuando en diferentes tipos de células. El patrón de glicosilación de las proteínas es dependiente del tipo de célula en que se produce y puede modificarse ante diversas situaciones biológicas o ante la presencia de enfermedades; estas observaciones han llevado al desarrollo de la Glicopatología y en este contexto las lectinas han sido un instrumento muy útil. Las lectinas son un grupo muy diverso de proteínas de origen animal o vegetal y se caracterizan por unir específicamente de manera reversible un monosacárido o un oligosacárido dado. Estas propiedades las han convertido en una herramienta fundamental en Glicobiología y su distribución, interacciones e importancia ha sido ampliamente documentada; el estudio de estas proteínas y su funcionalidad ha sido recientemente denominado ¿Lectinómica¿ y se espera que los avances en su conocimiento permitan desarrollar aplicaciones biotecnológicas y clínicas muy definidas. Las lectinas aisladas de la familia de Lamiaceas , las cuales son capaces de reconocer el antígeno Tn (el cual se expresa en un amplio rango de tumores sólidos y otras patologías), no se ha estudiado nada acerca de su estructura; y solo se han purificado muy pocas lectinas. Por otra parte, el estudio de péptidos con actividad biológica, es un área de estudio que aprovecha la información disponible de estructuras terciarias y las herramientas de la bioinformática para diseñar moléculas que posean actividad específica. El principal blanco de estudio es el receptor de N-metil-D-aspartato (NMDAR), el cual constituye el principal subtipo de receptores de glutamato y normalmente participa en la transmisión sináptica excitatoria rápida. En el grupo se hace el diseño de péptidos empleando programas de simulación para modelamiento y docking molecular para interferir con las interacciones de algunas proteínas que modulan la actividad del receptor (NMDA) y de esta forma estudiar patologías como la isquemia. Con la identificación de las secuencias de los sitios de interacción seleccionan los péptidos que presentan las mejores afinidades en términos de energía de unión (Kcal/mol). La bionformática junto con los estudios electrofisiológicos sobre neuronas muestra que el diseño racional de péptidos, permitiría en un futuro obtener agentes terapéuticos, los cuales serán de gran utilidad en los procesos de memoria, aprendizaje y otras patologías relacionadas con el receptor de NMDA. Finalmente el estudio de los péptidos derivados de escorpiones ha mostrado que en el veneno, se encuentran péptidos responsables de la acción neurotóxica, que actúan principalmente en los canales iónicos del sistema nervioso de insectos y mamíferos; también se han caracterizado venenos y péptidos de escorpiones con acción citolítica y anticancerígena.
De acuerdo con lo anterior nuestro enfoque estratégico está orientado hacia:
Utilizar las lectinas de Lamiaceas para detectar específicamente el antígeno Tn en células cancerosas y /o tejido tumoral en diferentes estadios de la enfermedad.
Desarrollo de métodos experimentales para estudios estructurales de proteínas.
Obtener lectinas recombinantes para profundizar en los estudios de actividad insecticida, antibacterial y citotóxica.
Obtener péptidos con actividad antitumoral a partir de venenos o por medio del diseño a partir de herramientas bioinformáticas
Obtener péptidos que puedan modular el receptor NMDA para realizar estudios en modelos in vitro e in vivo que nos permitan llegar al diseño de fármacos.
Formar un buen número de estudiantes de Pregrado, maestría y Doctorado
Apoyar la maestría y el Doctorado en Ciencias Bioquímica y químicas de la Universidad Nacional y de otras universidades. |
1.Descripción de los niveles estructurales de por lo menos una lectina de la familia de Lamiacea y del sitio de interacción con carbohidratos asociados a células normales y tumorales, con el propósito de emplearlas en el diagnóstico temprano y en el pronóstico de enfermedades neoplásicas y su posible uso en terapias. Esta sería la primera estructura reportada para estas lectinas.
2. Determinar si las lectinas de Lamiáceas se pueden emplear para el reconocimiento de células tumorales en etapas tempranas de transformación. Si esto es posible, desarrollar un ensayo sencillo para ser empleado a nivel clínico.
3. Explicar estructuralmente las propiedades particulares que exhibe la lectina de Galactia lindenii frente a otras lectinas de leguminosas.
4. Aporte al conocimiento de las propiedades biológicas y funcionales de las lectinas de Lamiaceas y Leguminosas pertenecientes al género Salvia y Galactia respectivamente.
5. Aporte al conocimiento del proceso de citotoxicidad y apoptosis mediado por lectinas de Lamiaceas y de Leguminosas
6. Elucidar los mecanismos que estimulan la migración de queratinocitos y por lo tanto el proceso de repitelización mediado por lectinas de Leguminosas
7. Establecer los métodos para la obtención de lectinas recombinantes para su producción a gran escala.
8. Desarrollar los métodos experimentales para elucidar la estructura primaria de proteínas, realizando la secuenciación
9. Desarrollar los métodos experimentales para la determinación de la estructura terciaria de las proteínas que incluyen la cristalización de proteínas, difracción de rayos X y correcto análisis de los datos.
10. Diseñar y sintetizar péptidos con actividad biológica específica para el tratamiento diferentes patologías en las que está involucrado el receptor de NMDA.
11. Aislar péptidos derivados de venenos como escorpiones, víboras y tarántulas, elucidar su estructura y evaluar su actividad frente a diferentes líneas celulares transformadas.
12. Fortalecimiento de la línea de investigación en estructura y función de proteínas del Grupo de Investigación en proteínas, del Departamento de Química, de la Universidad Nacional de Colombia
13. Consolidación del grupo de investigación y su proyección al campo de la Glicobiología de tumores, diseño racional de péptidos y la biología celular.
14. Difusión de los resultados en Congresos nacionales e internacionales.
15. Publicación de artículos en revistas nacionales o internacionales.
16.Formación de estudiantes de Doctorado y Maestría en ciencias Bioquímica
17. Creación de un semillero de estudiantes de Farmacia, Química y Biología para el desarrollo de sus trabajos de grado.
18. Fortalecer los convenios con grupos de investigación nacionales e internacionales
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El grupo de Investigación ha vinculado durante los últimos años diferentes profesionales del área de las ciencias naturales; químicos, biólogos, licenciados en química y /o biología, bacteriólogos, médicos y químicos de alimentos entre otros. Los profesionales desarrollan dentro el grupo sus tesis de posgrado y hacen sus contribuciones dentro de cada uno de los proyectos de investigación. Dicha pluralidad de perfiles también se ve reflejada en los nuevos proyectos que han sido sometidos a las diferentes convocatorias para financiación. Por otra parte, reconociendo la importancia de la internacionalización, nuestros integrantes desarrollan parte de sus proyectos de investigación en otros grupos de investigación nacionales y /o internacionales; lo anterior nos permite obtener resultados novedosos e interesantes que se ven reflejados en las publicaciones en revistas indexadas y/o patentes de invención. Los grupos de investigación en los se han desarrollado trabajos conjuntos de investigación o en los cuales tenemos proyectos en desarrollo son:
¿ Blank´s lab. Department of Anesthesiology, Biochemistry and Molecular Pharmacology, New York University, Langone Medical Center, New York, USA.
¿ Research Center for Medical Glycoscience and National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba, Japón.
¿ Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales, CERMAV, Grennoble, Francia.
¿ Amzel Lab. Department of Biophysics and Biophysical Chemistry, School of Medicine, Jhons Hopkins University, Baltimore, USA.
¿ Center for Cooperative Research in Biosciences (CIC bioGUNE), Bizkaia (País Vasco), España.
¿ Center for Bioinformatics and Integrative Biology, CBIB, Universidad Andrés Bello, Chile.
¿ Grupo de Neurociencias de Antioquia, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.
¿ Grupo de Investigación en Terapia Celular y Molecular, Neurobioquímica y Fisiología de sistemas, Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá, Colombia.
¿ Grupo de Patología Molecular, Facultad de Medicina, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.
¿ Grupo de Biofísica y Biología de Membranas, Centro Internacional de Física, CIF, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.
Los investigadores principales, también desarrollan actividades de dirección de tesis de pregrado y/o posgrado y han sido seleccionados como pares externos en concursos docentes, tesis posgrado, seminarios de investigación, artículos de investigación etc. Además han sido invitados para dar charlas acerca del grupo a nivel nacional e internacional. Tenemos la convicción que el trabajo en grupo a nivel interdisciplinario, de trabajo en red y de internacionalización va de la mano con la consolidación del grupo y esperamos en un futuro que todo nuestro esfuerzo se vea reflejado en la solución de problemas en ciencias básicas y su aplicación en temas prioritarios para el desarrollo de nuestro país en ciencia y tecnología.
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